Je možné za pár minut spočítat, jak proteiny interagují s léčivy?
- Foto: ÚOCHB AV ČR/Tomáš Belloň: Je možné za pár minut spočítat, jak proteiny interagují s léčivy?
- Video: IOCB Prague: Vědci z ÚOCHB předkládají univerzální a přesnou výpočetní metodu interakce proteinů a léčiv
Vědecký tým z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR vyvinul unikátní výpočetní metodu, která dokáže během pouhých několika desítek minut přesně popsat interakci proteinu s molekulou potenciálního léčiva. Nová kvantově-mechanická skórovací funkce z ÚOCHB tak může významně urychlit hledání nových léků. Článek zveřejnil časopis Nature Communications.
Vědci z ÚOCHB předkládají univerzální a přesnou výpočetní metodu umožňující spočítat, jak proteiny interagují s léčivy
Studie ukazuje, že se poprvé jedná o výpočetní metodu tohoto typu, která je univerzálně použitelná. Výpočtáři z ÚOCHB otestovali deset různých proteinů s velkým množstvím navázaných malých molekul (ligandů) a s různě složitou strukturou. Výsledky porovnali nejen s dalšími výpočetními metodami, ale také s laboratorním experimentem a z obojího srovnání vycházejí velmi dobře.
„Samozřejmě nejsme jediní, kdo to dělá, takových metod je víc. Většinou ale platí za rychlost nízkou přesností. Přesnější výpočty naopak trvají třeba i několik dní. Naše metody jsou jedinečné v tom, že dokážou zpracovat velké molekulární systémy v řádu desítek minut, a přitom si zachovávají výhody mnohem náročnějších kvantově-mechanických výpočtů,“ vysvětluje doc. Jan Řezáč, korespondenční autor článku ze skupiny Nekovalentní interakce prof. Pavla Hobzy.
ÚOCHB AV ČR/Tomáš Belloň: Zleva: Jindřich Fanfrlík, Jan Řezáč, Adam Pecina, Martin Lepšík z ÚOCHB
Odborníci z této skupiny se mezimolekulovými interakcemi zabývají dlouhodobě. Soustředí se přitom hlavně na biomolekuly a výsledky jejich práce tak mají přímý vliv na počítačový návrh léků. Když totiž vědci hledají nový lék, cílí na určitý protein a hledají molekulu, která se na něj co nejsilněji váže. Hledají přitom ale jehlu v kupce sena, kdy musí otestovat velké množství molekul, aby mezi nimi našli takové, které mají zajímavý potenciál. To objevování nových léků výrazně zpomaluje a prodražuje.
Pokud se podaří sílu vazby předpovědět a vytipovat tak molekuly, které nejlépe vyhovují zadání, pak výpočetní chemici ušetří experimentátorům práci, což vývoj léčiv významně urychluje. Potenciál výzkumu je tak silný, že se ho rozhodli podpořit i zástupci komerční sféry. S experty z ÚOCHB spolupracuje už nějaký čas jedna z velkých světových farmaceutických firem.
ÚOCHB AV ČR: Korelace s experimentem
ÚOCHB AV ČR: Srovnání nové skórovací funkce SQM2.20 s běžnými skórovacími funkcemi
Pecina, A., Fanfrlík, J., Lepšík, M., Řezáč J. SQM2.20: Semiempirical quantum-mechanical scoring function yields DFT-quality protein–ligand binding affinity predictions in minutes. Nat Commun 15, 1127 (2024)
